JPH0198606A - 架橋重合体粒子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 髪泉上Δ科反分託 本発明は重合体粒子、特に液体クロマトグラフィ用充填
剤として有用な重合体粒子およびその製法に関する。

従来技術および問題点 近年、様々な分野、例えば吸着剤、化粧品、塗料、建築
材料、医薬、分析化学等の分野で重合体粒子が用いられ
ている。それらのある分野では、耐溶剤性や機械的強度
等が要求され、その目的で架橋重合体粒子が開発されて
いる。

例えば、特開昭５７−１９０００３号公報にはトリアジ
ンを架橋剤としビニルアルコールにもとづき親水性を付
与した重合体粒子を液体クロマトグラフィ用充填剤とし
て用いる技術、特開昭５９−２３２１０２号公報には同
じくトリアジンを架橋剤としカルボキシル基とビニルア
ルコール残基により親水性を付与した液体クロマトグラ
フィ用充填剤が提案されている。いずれも架橋結合によ
り、液体クロマトグラフィ用充填剤に要求される機械的
強度や耐溶剤性は改良されているが、トリアジン環を含
有しているため、蛋白質の様に、疎水基の他に、カルボ
キシル基、アミノ基に代表される極性を有する親水基を
合わせ持った生理活性物質の分離を行なう際、粒子への
非特異的吸着が起こり、回収率が低下したり、それらを
溶離させる際に、アルコールでの溶出あるいは強酸、強
塩基での溶出の様に、強い溶出条件を必要とするため、
生理活性物質を変性させてしまい、回収率が低下したり
する。

本発明は上記のごとき問題点を有さない重合体粒子を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の目的は一般式： ［式中、Ｒは水素またはメチル基、ｎは０〜３０の数、
巾はθ〜３０の数を示す（但し、ｎ十ｍ≧１）］で示さ
れるモノマー［Ｉ］を重合成分の少なくとも一部として
含むモノマー成分を重合して得られる重合体粒子および
その製法を提供することにある。

本発明に用いられるモノマー［Ｉ］は重合性二重結合を
有するカルボン酸とアルキレングリコールまたはポリア
ルキレングリコールとのエステル３モルとのりん酸エス
テルである。

代表的カルボン酸はアクリル酸および／またはメタクリ
ル酸（両者を合わせて（メタ）アクリル酸と記す）であ
る。

代表的（ポリ）アルキレングリコールは（ポリ）エチレ
ングリコール、（ポリ）プロピレングリコールまたは酸
化エチレンと酸化プロピレンのブロックまたはランダム
共重合体である。これらの（ポリ）アルキレングリコー
ル鎖は生成する重合体粒子に親水性を付与するためであ
るが、分子中が大きくなりすぎると重合体粒子の機械的
強度が低下するため、ｎ＋ｌＲはせいぜい３０程度まで
が適当である。

ｎまたはｍはそれぞれ０−１０が好ましく、ｎ十ｍは少
なくともｌである。特に（ポリ）エチレングリコールが
好ましい。

モノマー［Ｉ１はオキシ塩化りんと上記（ポリ）アルキ
レングリコールの（メタ）アクリル酸エステルとを常套
の手段で反応させることにより得ることができる。

モノマー［Ｉ］は同一分子内に異なった親水基と重合性
基を有していてもよい。例えばアクリル酸エステルとメ
タクリル酸エステル、（ポリ）エチレングリコールエス
テルと（ポリ）プルピレングリコールエステルあるいは
異なった分子量のアルキレングリコール鎖を有するもの
がモノマー［Ｉ］！分子中に混在していてもよい。

本発明重合体粒子はモノマー［Ｉ］の単独重合体（但し
、この単独重合体とはモノマー［ｉ］自体が式［Ｉ］で
表わされる複数種のモノマー混合物である場合を含む）
であってもよいが、親水性モノマーとの共重合体であっ
てもよい。

使用し得る親水性モノマーはモノマー［Ｉ］と重合し得
る、好ましくは非イオン性のモノマーであって分子内に
親水性の基を有するものである。イオン性モノマー（例
えばアミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基等を有す
るモノマー）はこれを液体クロマトグラフィ用充填剤と
して用いると、これらの基にもとづく非特異的吸着を生
ずるため、その様な機能を利用する場合（例えばイオン
交換体）以外はむしろ好ましくない。この様な親水性モ
ノマーの好ましい具体例は、重合性二重結合とヒドロキ
シル基またはオキシエーテル基を有するモノマー、例え
ばヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ
プロピル（メタ）アクリレート、グリセリン（メタ）ア
クリレート、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレー
ト、オリゴエチレングリコール（メタ）アクリレートお
よびオリゴプロピレングリコール（メタ）アクリレート
、（オリゴ）アルキレングリコールイタコネート、ジ（
オリゴ）アルキレングリコールマレエート等が例示され
る。上記のオリゴエチレングリコールやオリゴプロピレ
ングリコールで代表されるオリゴアルキレングリコール
類は２〜１０個程度の酸化アルキレン重合体であって、
モノマーに親水性を付与するために用いる。酸化アルキ
レンのモル数が多くなると機械。

的強度が底下する。

複数種の親水性モノマーを併用してもよい。

モノマー［Ｉ］と親水性モノマーとの重量比は１００：
０〜ｌ：９９、好ましくは９０：１０〜５：９５、より
好ましくは５０：５０〜１０：９０である。

モノマー［Ｉ１と親水性モノマーとは同時に重合させて
もよく（ランダム・ポリマー）、モノマー［Ｉ］を重合
させた後、これに親水性モノマーを反応させてもよく（
変性ポリマー）、あるいは、親水性モノマーを重合させ
た後モノマー［Ｉ］を反応させてもよい（架橋ポリマー
）。さらに両者をオリゴメル化した後共重合させてもよ
い（ブロック・ポリマー）。これらの共重合の際、モノ
マー［Ｉ］あるいは親水性モノマーを滴下して重合させ
てもよい。

上記モノマー順から重合体粒子を得るための特に好適な
方法はモノマー［Ｉ］と所望により親水性モノマーとを
、水と混和しない非反応性有機溶剤と触媒の存在下に水
性懸濁重合させる方法である。

上述のごとくモノマー［Ｉ］と親水性モノマーの反応順
序は限定的でなく、モノマー［Ｉ］を予め重合させてこ
れに親水性モノマーを重合させてもよく、両者を同時に
重合させてもよく、あるいは親水性モノマーを予め重合
させ、次いでこれにモノマー［Ｉ］を反応させてもよい
。またモノマー滴下順序を交互に繰返して重合させても
よい。

モノマー成分はモノマー［Ｉ］に加えてさらに架橋剤を
含んでいてもよい。

架橋剤としては例えばエチレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリ
スリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリト
ールトリ（メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、オリゴアルキレングリコ
ール類（メタ）アクリレート等の親水性架橋剤が例示さ
れる。

架橋剤の使用量はモノマー［Ｉ］と架橋剤合計量の２０
重量％以下が適当である。

モノマー［Ｉ］と架橋剤との反応は両者を同時に反応さ
せてもよく、予め、モノマー［Ｉ］を重合させて、これ
に架橋剤を反応させてもよい。

モノマー成分はモノマー［Ｉ１に加えて更に親水性モノ
マーと架橋剤を含んでいてもよい。

この場合の架橋剤の量もモノマー［Ｉ］と架橋剤合計量
の２０重量％以下が適当である。王者は同時に反応させ
てもよく、あるいは、モノマー［Ｉ］と親水性モノマー
とを重合させた後、架橋剤で架橋してもよく、あるいは
親水性モノマーの重合体に、モノマー［Ｉ］と架橋剤を
反応させてもよい。

上記モノマー類の重合は非水系溶剤中で生ずるが、重合
がある程度進行すると、重合体は該溶剤に溶解せず析出
して微細な重合体粒子として水中に懸濁する。従って、
粒径の整った均一な重合体粒子が得られる。有機溶剤を
洗浄あるいは揮散により除去すると、粒子中に微細な通
気孔が形成されるため、吸着性に優れた多孔質の重合体
粒子が得られる。

上記重合体粒子の製造に用いられる非反応性有機溶剤は
モノマー成分を溶解し得るものであって水と混和しない
□ものであればよい。この様な有機溶剤としては芳香族
系炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、
テトラリン等、アルコール類、例えばブタノール、アミ
ルアルコール、シクロヘキサノール、２−ｘチルヘキサ
ノール等、ケトン類、例えばメチルエチルケトン、メチ
ルブチルケトン、エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸
ブチル等が例示される。２種以上の溶剤を混合して、モ
ノマー類の溶解性と生成ポリマーの溶解性、親水性等を
適当な範囲に調整してもよい。

非反応性有機溶剤の使用量はモノマー成分の重量の１〜
５００重量％、好ましくは５０〜２００重量％である。

モノマー成分は全ての成分をあるいは成分の一部（例え
ばモノマー［Ｉ］、親水性モノマーおよび架橋剤を用い
るときは、前二者）を予め上記有機溶剤類に溶解し、こ
れを水中で懸濁重合してもよく、あるいは有機溶剤の水
性懸濁液中にモノマー成分またはその一部を滴下重合し
てもよい。成分の一部を予め重合させたときは、残りの
成分を次いで重合反応に供してもよい。

触媒はラジカル重合開始剤、レドックス重合開始剤、セ
リウム塩に代表される酸化剤等が用いられる。反応温度
で分解が起るラジカル重合開始剤が好ましく、例えば、
過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイルなどの過酸化アシ
ル類、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾニトリル
類がある。ラジカル重合開始剤の使用量はモノマー（Ｉ
）と親水性モノマー及び架橋剤の合計に対し、０．３〜
７重量％であり、好ましくは０．５〜５重量％が望まし
い。

重合は水性媒体中で行なう。モノマー［Ｉ］および親水
性モノマーはいずれも水に溶解性であるため、これらの
重合を打機溶剤層中で行なうには、上記モノマー類の水
層への分配率を抑制するため適当な塩類を水に溶解させ
ておくのが好ましい。

親水性架橋剤をモノマー［Ｉ］および／または親水性モ
ノマーと混合して用いる場合ら同様である。

この様な塩類としては塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム
、塩化カルシウム等の中性の無機塩であってよく、また
これらに限定されるものではない。

塩類の使用量は１０〜３５重量％程度が適当である。

有機溶剤およびモノマー成分を水に懸濁させるためには
超音波あるいはホモミキサー等の物理的手段のみで行な
ってもよいが、分散剤を併用してもよい。

分散剤としては、澱粉、ゼラチンなどの天然高分子物質
、ＣＭＣ，ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロ
ースなどの加工天然高分子物質、ポリビニルアルコール
、ポリビニルピロリドン、カーボワックスなどの水溶性
高分子物質等が例示される。

その添加量は水に対し０．３〜３重量％、好ましくは０
．５〜１．５重量％が望ましい。

反応温度は２０〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃
が適当である。

得られる重合体粒子の細孔容量、孔径の制御は、非反応
性有機溶媒の使用量または非反応性有機溶媒の組合せを
変えることにより、また粒子の機械的強度および親水性
はモノマー（Ｉ）と親水性モノマーおよび架橋剤の使用
量により制御でき、これらによって粒子径が１〜１００
０μ、平均孔径が３０〜５０００人の重合体粒子を容易
に得ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１ 還流冷却器、撹拌器、温度計を備えた３００ｊ１１２の
四ロセパラブルフラスコに、トリ（メタクリロイルオキ
シエチル）リン酸０．６ｇｒ、２−ヒドロキシエチルメ
タクリレート５　、４　ｇｒ、　　ｌ−ブタノール６　
ｇｒ、アゾビスイソブチロニトリル０．１２ｇｒを加え
、そこに、ヒドロキシエチルセルロース１９と塩化ナト
リウム４０ｇｒを溶解させた蒸留水１６０ｇｒを加え、
３５０　ｒｐｍの回転数で撹拌を行ないながら７０℃で
１時間、さらに８０℃で４時間加熱した。生成した共重
合体は真球で、粒径３０〜６０μｌの範囲にあった。生
成した粒子を十分に水洗を繰り返し、さらにメタノール
で洗浄後、乾燥し、平均孔径をポロシメーターで測定し
たところ、１３００人であった。以下、これをに−１と
称する。

実施例２ 実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸０．６ｇｒ、２−ヒドロキシエチルメタク
リレート５　、４　ｇｒ１ベンゼン６　ｇｒ、アゾビス
イソブチロニトリル０．１２ｇｒを加え、そこにヒドロ
キシエチルセルロースＩｇｒと塩化ナトリウム４０ｇｒ
を溶解させた蒸留水１６０ｇｒを加え、３５０ｇｒの回
転数で撹拌を行ないながら５０℃で１時間、さらに６５
℃で４時間加熱した。生成した共重合体は真球で粒径は
１００〜５００μ屑の範囲にあった。実施例１と同様な
後処理を行なった後、平均孔径を測定したところ２００
０人であった。以下、これをに−２と称する。

実施例３ 実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸をＳｇｒ、２−ヒドロキシエチルメタクリ
レートを３ｇｒ用いる以外は実施例１と同じ条件で重合
を行い、後処理も同様に行った。

得られた粒子は粒径１００〜５００μｍ、平均孔径１５
００人であった。以下これをに−３と称する。

実施例４ 実施例■と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸のかわりにトリ（アクリロイルオキシエチ
ル）リン酸１．２ｇｒを用いて、その他は実施例１と同
じ条件で重合を行ない、後処理も同様に行なった。得ら
れた粒子は粒径５０〜１００μ１１平均孔径１３００人
であった。以下、これをに−４と称する。

比較例１ 実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸のかわりにトリアリルイソシアヌレート０
．７ｇｒを用いて、その他は実施例１と同じ条件で重合
を行ない、後処理も同様に行なった。得られた粒子は粒
径５０〜１００μ肩、平均孔径１３００人であった。以
下、これをＲ−１と称する。

実施例５ 市販蛋白質（牛血清アルブミン、γ−グロブリン）３０
．ｗ９を１／１５Ｍリン酸バッフｙ−３０ｍ（１に溶か
して、ｌｚｇ／ｙｘＱの１／１５Ｍリン酸バッファー溶
液とした。そして、Ｋ−１，に−２，に−３゜Ｋ−４，
Ｒ−１を１／１５Ｍリン酸バッファー中で一晩放置した
後、グラスロート上で減圧して溶媒を濾別した。得られ
たゲルをそれぞれＳｇｒずつ取り、調整済みの蛋白質溶
液中に室温で３０分間撹拌しながら浸漬した。その後、
各粒子を濾過し、濾液をサンプリングして２８０ｎｍの
吸光度から蛋白質の回収率を求めた。その結果、Ｋ−１
，に−２、に−３，に−４には全く蛋白質の吸着は認め
られず、Ｒ−１には約１０％蛋白質の吸着が認められた
。

発明の効果 本発明の親水性架橋粒子は、親水性が大きいため蛋白質
の非特異的吸着がなく、かつ、機械的強度も大きく粒子
が多孔質でああるため、ゲル濾適用担体として優れた性
能を有している。

さらに、粒子表面の水酸基あるいはエポキシ基などを反
応させ、種々の官能基を持たせることが容易にできるこ
とから、アフィニティクロマトグラフィー用担体、イオ
ン交換クロマトグラフィー用担体、疎水性クロマトグラ
フィー用担体、クロマトフォーカッシング用担体、さら
に固定化酵素用担体などの機能性ゲルとして極めて優れ
た性能を有するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼［ I ］ ［式中、Ｒは水素またはメチル基、ｎは０〜３０の数、
   ｍは０〜３０の数を示す（但し、ｍ＋ｎ≧１）］で示さ
   れるモノマー［ I ］を重合成分の少なくとも一部とし
   て含むモノマー成分を重合して得られる重合体粒子。 ２、モノマー［ I ］がｍ＝０である第１項記載の重合
   体粒子。 ３、モノマー［ I ］がｍ＝０であってｎ＝１〜１０で
   ある第１項記載の重合体粒子。 ４、モノマー成分がモノマー［ I ］とモノマー［ I ］
   に重合可能な親水性モノマーを含む第１項記載の重合体
   粒子。 ５、親水性モノマーが多価アルコールとα，β−エチレ
   ン系不飽和結合を有する重合性モノマーとのエステルで
   ある第４項記載の重合体粒子。 ６、親水性モノマーがヒドロキシエチル（メタ）アクリ
   レート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グ
   リセリン（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール
   （メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコール（メ
   タ）アクリレートおよびオリゴプロピレングリコール（
   メタ）アクリレートから選ばれる第４項記載の重合体粒
   子。 ７、モノマー［ I ］と親水性モノマーの重量比が５０
   ：５０〜１０：９０である第４項記載の重合体粒子。 ８、モノマー［ I ］の重合体が架橋剤により架橋され
   ている第１項記載の重合体粒子。 ９、モノマー［ I ］と親水性モノマーとの共重合体が
   架橋剤で架橋されている第４項記載の重合体粒子。 １０、架橋剤がエチレングリコールジ（メタ）アクリレ
   ート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、
   グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリト
   ールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールト
   リ（メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコールジ
   （メタ）アクリレート、オリコプロピレングリコールジ
   （メタ）アクリレートの親水性架橋剤である第８項記載
   の重合体粒子。 １１、架橋剤がエチレングリコールジ（メタ）アクリレ
   ート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、
   グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリト
   ールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールト
   リ（メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコールジ
   （メタ）アクリレート、オリコプロピレングリコールジ
   （メタ）アクリレートの親水性架橋剤である第９項記載
   の重合体粒子。 １２、モノマー成分が架橋剤をモノマー［ I ］と架橋
   剤の合計重量の２０重量％以下含み、その合計重量と親
   水性モノマーの重量比が５０：５０〜１０：９０である
   第８項記載の重合体粒子。 １３、モノマー成分が架橋剤をモノマー［ I ］と架橋
   剤の合計重量の２０重量％以下含み、その合計重量と親
   水性モノマーの重量比が５０：５０〜１０：９０である
   第９項記載の重合体粒子。 １４、重合体粒子の平均粒径が１〜１０００μｍである
   第１項記載の重合体粒子。 １５、一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼［ I ］ ［式中、Ｒは水素またはメチル基、ｎは０〜３０の数、
   ｍは０〜３０の数を示す（但し、ｎ＋ｍ≧１）］で示さ
   れるモノマー［ I ］を重合成分の少なくとも一部とし
   て含むモノマー成分を水と混和しない非反応性有機溶剤
   と触媒との存在下に水性懸濁重合させることを特徴とす
   る重合体粒子の製法。 １６、モノマー［ I ］がｍ＝０である第１５項記載の
   重合体粒子の製法。 １７、モノマー［ I ］がｍ＝０であってｎ＝１〜１０
   μｍである第１５項記載の重合体粒子の製法。 １８、モノマー成分がモノマー［ I ］とモノマー［ I
   ］に重合可能な親水性モノマーとを含有する第１５項
   記載の重合体粒子の製法。 １９、親水性モノマーが多価アルコールとα，β−エチ
   レン系不飽和結合を有する重合性モノマーとのエステル
   である第１５項記載の重合体粒子の製法。 ２０、親水性モノマーがヒドロキシエチル（メタ）アク
   リレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、
   グリセリン（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトー
   ル（メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコール（
   メタ）アクリレートおよびオリゴプロピレングリコール
   （メタ）アクリレートから選ばれる第１５項記載の重合
   体粒子の製法。 ２１、モノマー［ I ］と親水性モノマーの重量比が５
   ０：５０〜１０：９０である第１５項記載の重合体粒子
   の製法。 ２２、モノマー成分がモノマー［ I ］、モノマー［ I
   ］と重合し得る親水性モノマー、および架橋剤を含有
   する第１５項記載の重合体粒子の製法。 ２３、モノマー成分がモノマー［ I ］および架橋剤を
   含有する第１５項記載の重合体粒子の製法。 ２４、非反応性有機溶剤がモノマー成分は溶解するが生
   成重合体粒子は溶解しない溶剤である第１５項記載の重
   合体粒子の製法。 ２５、非反応性有機溶剤が芳香族炭化水素類、炭素数４
   以上のアルコール類、非親水性ケトン類、エステル順か
   ら選ばれる第１５項記載の重合体粒子の製法。 ２６、非反応性有機溶剤をモノマー成分の５０〜２００
   重量％用いる第１５項記載の重合体粒子の製法。 ２７、親水性モノマーを予め重合させ、これをモノマー
   ［ I ］を用いて架橋させる第１５項記載の重合体粒子
   の製法。 ２８、親水性モノマー、モノマー［ I ］および架橋剤
   を同時に重合させる第２３項記載の重合体粒子の製法。